Trong cuộc sống thường ngày hay trong một vài tình huống nào đó, đôi khi chúng ta sẽ phải thốt lên “cái này cứng hay mềm”, “cái này có cứng không”. Tuy nhiên, bạn có chắc là mình đã hiểu ý nghĩa thực sự của độ cứng và có mấy loại đơn vị đo độ cứng? Hãy cùng ihoc.vn tìm hiểu chi tiết về độ cứng trong bài viết hôm nay nhé!
Độ cứng là gì?
Độ cứng là khái niệm để chỉ mức độ chịu đựng của vật liệu rắn đối với lực tác dụng vào. Đặc điểm này được quyết định bởi vi cấu trúc của chất liệu tạo thành. Lưu ý khái niệm này khác so với khái niệm độ cứng của các vật đàn hồi như lò xo, cao su, …
Độ cứng của chất rắn là một chỉ tiêu quan trọng được sử dụng rộng rãi trong ngành cơ khí, liên quan chặt chế đến độ bền của vật liệu.
Người ta kiểm tra độ cứng vật liệu bằng phương pháp đo cường độ của vật liệu thông qua cách xác định khả năng chống lại các xâm nhập do vật liệu cứng hơn. Vậy chính xác thì làm cách nào để đo được độ cứng của một vật, có những đơn vị đo độ cứng nào, hãy cùng tìm hiểu nhé.
Tính chất của độ cứng là gì?
- Độ cứng chỉ biểu thị tính chất bề mặt chứ không biểu thị tính chất chung cho toàn bộ sản phẩm.
- Độ cứng cho biết khả năng chống mài mòn của vật liệu, vật độ cứng càng cao thì khả năng mài mòn càng tốt.
- Đối với vật liệu đồng nhất (ví dụ như trạng thái ủ), độ cứng có mối liên hệ với giới hạn bền và khả năng gia công cắt. Độ cứng cao thì giới hạn bền cao và khả năng cắt kém, vì vậy khó tạo hình sản phẩm.
Ứng dụng của đo độ cứng
- Độ cứng được sử dụng để kiểm tra chất lượng, lựa chọn và phân loại các loại vật liệu khác nhau như thép, kim loại màu, gang, gốm, kính, nhựa…
- Độ cứng cũng được sử dụng để kiểm tra hiệu quả của các quá trình xử lý nhiệt như làm cứng, ủ, rèn…
- Độ cứng có vai trò quan trọng trong việc thiết kế và sản xuất các sản phẩm có yêu cầu cao về khả năng chịu lực, chịu mài mòn và tuổi thọ.
<<<Có thể bạn quan tâm: Bảng tính tan và độ tan: khái niệm, ý nghĩa, cách ghi nhớ
Có bao nhiêu phương pháp đo độ cứng?
Trước khi tìm hiểu có mấy loại đơn vị đo độ cứng, hãy cùng SGK Online điểm qua các phương pháp đo độ cứng hiện nay nhé.
Có 3 phương pháp đo độ cứng: Rockwell, Vickers, Brinell.
Phương pháp đo Rockwell
- Đây là phương pháp đo độ cứng phổ biến, được ứng dụng rộng rãi nhất cho nhiều chi tiết với nhiều vật liệu, kích thước và hình dạng khác nhau.
- Chiếm khoảng 80% trong 3 phương pháp đo độ cứng nói trên.
- Có độ chính xác khá cao, được ứng dụng cho các yêu cầu đo độ cứng thông thường.
Phương pháp đo Vickers
- Chuyên dùng để đo độ cứng cho các chi tiết nhỏ, vật liệu mỏng
- Đo các bề mặt vật liệu mạ phủ
- Phương pháp này có độ chính xác cao nhất nên giá máy đo Vickers thường đắt nhất
Phương pháp đo Brinell
- Được sử dụng để đo các chi tiết lớn như khuôn, vật đúc, rèn,..
- Có độ chính xác không cao bằng 2 phương pháp kể trên
- Không nên dùng phương pháp này để đo độ cứng cho các chi tiết nhỏ, mỏng
- Không bị ảnh hưởng bởi độ nhám bề mặt của vật cần đo
Có mấy loại đơn vị đo độ cứng hiện nay?
Trước khi trả lời câu hỏi “Có bao nhiêu đơn vị đo độ cứng?”, chúng ta cùng xem thử hiện nay có mấy loại độ cứng?
Theo thông tin từ wikipedia, hiện nay, có 2 loại độ cứng là độ cứng tế vi và độ cứng thô đại.
Độ cứng thô đại là loại độ cứng thường được sử dụng hiện nay, vì mũi đâm và tải trọng đủ lớn để phản ánh độ cứng của nền. Pha cứng trên một diện tích tác dụng đủ lớn, có ý nghĩa thực tiễn nhiều hơn trong quá trình sản xuất. Độ cứng tế vi thì thường được dùng trong nghiên cứu, bởi vì mũi đâm nhỏ có thể tác dụng vào từng pha của vật liệu.
Về đơn vị đo, có 3 loại đơn vị dùng để đo độ cứng, kiểm tra độ cứng vật liệu. Bao gồm các đơn vị HV (Vickers), HB (Brinell) và HRC (Rockwell C). Các đơn vị đo độ cứng thường có kí hiệu bắt đầu bằng chữ H, vì độ cứng tiếng Anh là Hardness
Độ cứng Brinell (HB)
Xác định bằng cách ấn tải trọng lên bi cứng, sau khi ngừng tác dụng lực bề mặt mẫu sẽ có lõm, hay còn gọi là phương pháp ấn lõm Brinell.
Công thức xác định độ cứng: HB = F/S = 2F( piD (D – căn bậc 2 (D2 – d2) (KG/mm2)
- Đối với thép bi có đường kính D=10mm, lực F=3000KG, thời gian giữ tải 15s
- Độ cứng HB phản ánh được trực tiếp độ bền, tuy nhiên chỉ nên đo với với vật liệu có độ cứng cao, trục.
Độ cứng Rocvel HR (HRA, HRB, HRC)
Là dải đo rộng từ vật liệu mềm đến vật liệu cứng, không có thứ nguyên (khác với HB).
Độ cứng theo thang A và C kí hiệu là HRA và HRC có mũi đo hình nón bằng kim cương với tải lần lượt là 50KG (thang A) và 140KG (thang C).
Độ cứng HRC là phổ biến nhất (Hardness Rockwell C) là đơn vị đo lượng độ cứng của vật liệu như thép SKD11, SKD61, SCM440, DC11…
Trên máy đo độ cứng sử dụng đơn vị đo Rockwell thì có thang đo C (chữ màu đen) với mũi nhọn kim cương và lực ấn là 150kg. Thang C được dùng để đo các vật liệu có độ cứng trung bình và cao (các loại thép sau khi nhiệt luyện: Tôi chân không, tôi dầu, …).
Độ cứng HRB có mũi bằng bi thép tôi song có đường kính nhỏ hơn HB, nên chỉ dùng với vật liệu mềm hơn như thép ủ, gang…với tải F=90 kG.
Sử dụng thang đo B (chữ màu đỏ) được dùng để thử độ cứng của thép chưa tôi, đồng với lục ấn 100kg và thang đo A với với lực ấn là 60kg.
Tùy vào vật liệu mà chúng ta nên sử dụng thang đo sao cho phù hợp nhất. Để thuận tiện cho việc lựa chọn phương pháp xác định độ cứng ta có thể phân loại sơ loại như sau:
- Loại có độ cứng thấp: Gồm các loại vật liệu có độ cứng nhỏ hơn 20 HRC hoặc 100 HRB.
- Loại có độ cứng trung bình: 25 HRC < Giá trị độ cứng < 45 HRC
- Loại có độ cứng cao: 52 HRC< Giá trị độ cứng < 60 HRC
- Loại có độ cứng rất cao: Giá trị độ cứng > 62 HRC
Độ cứng Vickers (HV)
Độ cứng này có công thức xác định như HB, tức bằng tỉ số của lực trên diện tích vết đâm.
Mũi đâm bằng kim cương, tải trọng từ 1 đến 100KG với thời gian giữ từ 10 đến 15s
Công thức: HV = 1,854F/d2 (KG/mm2)
Đến đây, chắc bạn cũng đã có câu trả lời cho câu hỏi “có mấy loại đơn vị đo độ cứng” và các công thức xác định độ cứng theo từng đơn vị. Dưới đây, là bảng chuyển đổi giữa các đơn vị độ cứng, mời các bạn cùng đón xem.
Bảng chuyển đổi các đơn vị đo độ cứng
Bảng quy đổi độ cứng này chỉ mang tính tương đối, khi đo độ cứng tùy vào vật liệu và diện tích bề mặt mẫu để lựa chọn loại máy đo độ cứng để ra độ cứng chính xác nhất.
Lưu ý: Độ cứng HV là độ cứng tế vi vì vậy khi đo độ cứng cần chú ý tổ chức của mẫu, để có giá trị đo đúng. Nếu vết đâm đúng vào vị trí cacbit thì độ cứng sẽ cao, còn nền thép có độ cứng thấp hơn.
STTĐộ cứng HRCĐộ cứng HRBĐộ cứng HBĐộ cứng HV1657112646953636814626585616426606277596138586017469575927271056572694115555264912541205345891353120534589145211850454915511184865311650117469505174911746849718481164564901947115445474204611543045821451144194482244114415438234311440242424421133884062541112375393264011137338827391113603762838110348361293710934135130361093313423135108322332323410831432033331073083113432107300303353110629029236301052772853729104271277382810326427139271032622624026102255258412510125025542241002452524323100240247442299233241452198229235462097223227
Trên đây là các thông tin liên quan đến độ cứng là gì, có mấy loại đơn vị đo độ cứng? Người ta dùng khái niệm độ cứng để đi kiểm tra, phân loại các vật liệu phục vụ trong ngành thi công và xây dựng,…
